高溫對陸地棉的花器官及產(chǎn)量性狀影響*

龔照龍，鄭巨云，梁亞軍，王俊鐸，郭江平，譚新

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師16團，新疆 阿拉爾 843018）

0 引言

棉花在生長發(fā)育過程中需要有適宜的溫度，而目前由于全球溫室效應(yīng)的影響，導(dǎo)致極端天氣頻繁出現(xiàn)，尤其是在棉花生育期間的持續(xù)高溫天氣。會造成棉花蕾鈴嚴重脫落現(xiàn)象，最終導(dǎo)致棉花大面積減產(chǎn)。趙鴻[1]等人研究指出：在棉花開花現(xiàn)蕾期間的適宜溫度是25℃～30℃，溫度過高會引起花粉活力降低，影響光合作用，呼吸作用增強，棉花葉面的蒸騰強度提高，蕾鈴脫落，當(dāng)開花期間日平均溫度≥30℃，蕾鈴脫落的數(shù)量增加，在開花期日平均氣溫≥32℃脫落嚴重[2]。受高溫影響主要表現(xiàn)為柱頭上花粉量及萌發(fā)花粉量減少，花粉管停止伸長，畸形花粉粒增多，影響了正常的受精過程[3]。33℃以上的持續(xù)高溫對棉花花器官和棉鈴發(fā)育就可造成影響，棉花遭遇高溫后，柱頭發(fā)生異常變異，變?yōu)殚L柱頭花，影響正常的授粉，花粉粒敗育，致使受精不良，導(dǎo)致棉花僵小鈴畸形鈴增多，最終影響棉花產(chǎn)量[2]。在棉花生產(chǎn)中，蕾鈴脫落是一個普遍存在的問題，一般棉田蕾鈴脫落率達60%～70%，有的高達80%[4]。本研究通過對50個耐高溫棉花品種跟蹤調(diào)查，取得經(jīng)過持續(xù)12天高溫后各性狀的數(shù)據(jù)并進行分析，以探明高溫逆境對棉花主要性狀影響的具體問題。為以后選擇培育更好的耐高溫品種提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料

在2017年從外地引進的102份棉花材料中，選擇50份較耐高溫材料，分別為中棉所12、中棉所16(中375)、中棉所17、中棉所19、中棉所41、中棉所43、中棉所50、中棉所60、泗棉2號、泗棉3號、魯棉1號、魯棉2號、魯棉6號、魯棉11號、魯棉28號、魯棉9號、魯研棉29號、魯21、魯25、魯34、魯36、魯37、冀91-28、冀169、冀668、冀棉958、冀棉8號、冀棉10號、冀棉11號、冀棉12號、石遠321、豫棉11號、豫棉15號、豫棉19號、鄂抗棉8號、鄂棉6號、鄂棉19號、鄂棉10號、鄂棉12號、鄂棉14號、湘棉10號、湘棉11號、渝棉1號、遼棉1號、遼棉9號、遼棉16號、贛棉6號、贛棉10號、湘棉10號和湘棉11號，并分別編號NG1～NG50。

1.2 試驗實施

試驗于2017年在位于新疆阿拉爾市的農(nóng)一師十六團6連的試驗田進行。于2017年4月13日播種，采用人工點播（點播在已經(jīng)覆膜打孔好的種穴中），機采棉的行距配置模式（10+66+10+66+10）cm，每個材料種1膜。

1.3 調(diào)查方式

在2017年7月14～25日持續(xù)12天≥37℃的高溫天氣過去5天后，即2017年7月30日，對50份材料進行調(diào)查，每份材料隨機選擇5株，主要調(diào)查柱頭高低、花藥多少、花藥飽癟、鈴大小、僵小鈴（指停止發(fā)育失水變干的小鈴）數(shù)、脫落數(shù)、鈴數(shù)及表觀耐性等8種農(nóng)藝性狀。其中僵小鈴數(shù)、脫落數(shù)和現(xiàn)有鈴數(shù)調(diào)查的是棉花上部三臺果枝的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種的表觀耐性

將50份材料數(shù)據(jù)根據(jù)表觀耐性分為三類，統(tǒng)計得出表觀對高溫逆境表現(xiàn)為高耐性的材料有17份、中耐性的材料有20份、低耐性（敏感）的材料有13份。所以由于持續(xù)高溫的原因50份耐高溫材料中已經(jīng)有26%的材料在表觀耐性方面表現(xiàn)為敏感，40%的材料表觀耐性為中等。在表觀耐性方面有66%的材料受到高溫影響。

2.2 高溫對于蕾鈴脫落的影響

對前面所分的三種表觀耐性類型中的每份材料的蕾鈴脫落數(shù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出三幅脫落率的柱狀圖，如圖1、圖2和圖3。

根據(jù)圖1、圖2和圖3可以清晰的看出，表觀耐性為對高溫的耐受性高的17份材料中只有1份材料的脫落率在60%以上，在表觀耐性為對高溫的耐受性中等的20份材料中有11份材料的脫落率在60%以上，占總材料的55%，表觀耐性為敏感的13份材料中有11份材料的脫落率在60%以上占總材料的85%。

圖1 表觀耐性為高耐性的材料的脫落率

圖3 表觀耐性為對高逆境敏感的材料的脫落率

從表1可以看出，在受持續(xù)高溫逆境影響下，蕾鈴脫落嚴重的材料有23份，占總材料的46%，而在表觀耐性方面，受高溫逆境影響越嚴重的材料，其脫落率越高。

2.3 不同品種的柱頭高低

棉花在遭遇持續(xù)高溫天氣后，柱頭生長發(fā)育會發(fā)生變異出現(xiàn)長柱頭花現(xiàn)象，在對表觀耐性分出的三種類型中每份材料的柱頭高中低方面的數(shù)據(jù)進行分析，作出三幅扇形分布圖，如圖4、圖5、圖6。

從圖4～6和表2中可以清晰看出，高耐性的材料，出現(xiàn)長柱頭花現(xiàn)象材料的比例為12%，中耐性的材料，出現(xiàn)長柱頭花現(xiàn)象材料的比例為25%，低耐性（敏感）的材料，出現(xiàn)長柱頭花現(xiàn)象材料的比例為31%。

表1 表觀耐性三類材料脫落率在60%以上的材料數(shù)及所占的比率

2.4 不同品種的花藥多少、花藥飽癟、鈴大小

在棉花生長發(fā)育期間，由于遭受持續(xù)高溫天氣的影響，會使得花藥量減少、畸形花藥增多、授粉受到抑制導(dǎo)致棉鈴生長較小，畸形鈴增多。在對50份材料的花藥多少、花藥飽癟、鈴大小方面進行統(tǒng)計作出表2。

表2 三類材料的花藥多少、花藥飽癟和鈴大小情況

圖4 耐性材料的柱頭長短扇形圖

圖5 中耐性材料的柱頭長短扇形圖

圖6 敏感性材料的柱頭長短扇形圖

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可以看出，在花藥多少、花藥飽癟、鈴大小這三方面所得出的結(jié)果并不與表觀耐性有關(guān)系，但是從匯總后的數(shù)據(jù)可以看出，花藥多少與鈴大小有關(guān)系，因為高溫的影響花藥量少的材料占74%，中小棉鈴的材料也占74%，而出現(xiàn)花藥癟粒的僅有4%。

3 討論

棉花在生長發(fā)育過程中，會受到諸多外界因素的影響，而持續(xù)高溫天氣就是其中之一，也是影響比較大的方面。在遭受到持續(xù)高溫天氣后，棉花的花器官、花藥、蕾鈴和表觀耐性等方面在不同程度上受到影響。國內(nèi)外學(xué)者也作出了許多研究，鄭東官[5-6]等人的研究發(fā)現(xiàn)，開花結(jié)鈴期間氣溫高達35℃以上，可以直接影響到開花前7～10天幼蕾內(nèi)雄蕊的正常生長發(fā)育，降低花粉活力和結(jié)鈴率。洪繼仁[7]研究發(fā)現(xiàn)，棉花遭遇高溫后，柱頭發(fā)育異常變異，變?yōu)殚L柱頭花，影響正常的授粉，花藥粒敗育，致使受精不良，降低結(jié)鈴率。高溫逆境降低花粉萌發(fā)，減慢花粉管的生長速度，這必然影響到花粉粒在柱頭上的萌發(fā)數(shù)目和花粉管到達胚珠的時間，最終授粉受精不正常，不受精的棉鈴在開花7天后100%脫落[8]。唐耀生[9]等人研究認為棉鈴發(fā)育過程中受高溫天氣的影響會使得棉鈴發(fā)育不全，出現(xiàn)小鈴畸形鈴的現(xiàn)象。勾玲[10]等人研究認為不同生態(tài)棉區(qū)單鈴重的變化與氣象因子具有一定的相關(guān)性，花鈴期遭受高溫會使得畸形鈴數(shù)量增加。田東洋[11]等人披露Jain在2007年研究認為，花藥發(fā)育時碳水化合物的積累對后期花粉粒成熟和花粉管生長至關(guān)重要，高溫逆境導(dǎo)致糖和淀粉代謝異常是導(dǎo)致花粉發(fā)育不正常以及雄性不育的重要原因，致使后期蕾鈴脫落數(shù)增加。從前人的研究中可以看出，棉花生長發(fā)育過程中受高溫天氣影響主要集中在開花結(jié)鈴期間。

4 結(jié)論

由于持續(xù)12天的高溫天氣，50份材料的主要性狀均受到不同程度的影響，就表觀耐性來說，已經(jīng)有40%的材料表現(xiàn)出了中等耐性，26%的材料表現(xiàn)為對高溫敏感。而作為調(diào)查的50份材料還是目前已經(jīng)篩選出的較耐高溫材料，就已經(jīng)有66%的材料不能適應(yīng)目前的高溫環(huán)境。在蕾鈴脫落方面，持續(xù)高溫天氣是導(dǎo)致蕾鈴脫落的一個主要原因，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出，已經(jīng)有46%的材料在8月初期的脫落率達到60%以上，而本研究的調(diào)查數(shù)據(jù)還是每株棉花的上三臺果枝。在柱頭的生長發(fā)育方面，由于持續(xù)高溫天氣的影響，有48%的材料出現(xiàn)了長柱頭花現(xiàn)象，同時還有74%的材料花藥量少，74%的材料是中小鈴，出現(xiàn)花藥癟粒的材料有4%。

根據(jù)對調(diào)查數(shù)據(jù)的分析得出，由于持續(xù)高溫的影響，棉花的主要性狀中表觀耐性、蕾鈴脫落、柱頭高低等三方面表現(xiàn)一致。花藥多少、花藥飽癟、鈴大小等三方面雖然不與其他三方面保持一致，但在面對高溫天氣時，還是受到了很大的影響。